机电设备控制基础

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出版者:中国人民大学出版社
作者:张筱琪
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2000-11-01
价格:18
装帧:
isbn号码:9787300034478
丛书系列:
图书标签:
  • 机电设备
  • 控制系统
  • 电气控制
  • 自动化
  • PLC
  • 传感器
  • 执行器
  • 电路
  • 基础知识
  • 工业控制
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具体描述

好的,这是一本关于先进材料科学与工程的图书简介: --- 《先进材料的结构、性能与应用前沿》 本书导言 在二十一世纪,人类社会的进步与科技的飞跃,越来越深刻地依赖于我们对物质世界的认知深度和驾驭能力。材料,作为承载一切工程与技术的基石,其性能的每一次突破,都直接推动着工业革命的进程。传统的工程材料,如钢铁、混凝土和普通塑料,在面对极端环境(如超高温、高压、强腐蚀)和苛刻功能需求(如超轻质、自修复、智能响应)时,已逐渐显露出其局限性。 《先进材料的结构、性能与应用前沿》正是应运而生,旨在系统梳理和深入剖析当前材料科学与工程领域最活跃、最具颠覆性的研究方向。本书不仅仅是对现有知识体系的总结,更是一部面向未来挑战的指南,致力于搭建从原子/纳米尺度结构到宏观应用性能之间的完整桥梁。 本书的编写团队汇集了来自材料物理、化学、力学、信息科学等多学科背景的资深专家,他们以严谨的科学态度和丰富的工程实践经验,力求为读者呈现一个立体、深入且前瞻性的先进材料世界。 第一部分:基础理论的深化与拓宽 本部分着重于夯实读者对现代材料科学基础的理解,尤其侧重于那些支撑先进材料设计的核心科学原理。 第一章:晶体缺陷与非晶态结构的调控 超越理想晶体模型,本章详细探讨了点缺陷、线缺陷和面缺陷在材料性能(如扩散、电导率和塑性)中扮演的关键角色。重点分析了玻璃态、准晶体和高熵合金中原子无序性对热力学稳定性和机械响应的影响。我们引入了最新的计算材料学工具,如密度泛函理论(DFT)和分子动力学模拟,来预测和解释复杂缺陷结构下的电子态和应力集中点。 第二章:界面科学与异质结构设计 材料的性能往往取决于其内部的界面。本章深入探讨了晶界、相界面、颗粒间界以及表界面的热力学驱动力、动力学演化过程。内容涵盖了界面能的精确测量方法、界面相的形成机制,以及如何通过控制界面结构(如引入梯度界面、构建拓扑绝缘体界面)来调控材料的带隙、载流子迁移率和催化活性。 第三章:多尺度建模与计算材料学 本章构建了一个从量子尺度到工程尺度的材料建模框架。详细介绍了如何将第一性原理计算的结果,通过多尺度方法(如相场法、有限元分析)有效地嵌入到宏观性能预测模型中。重点讨论了机器学习(ML)和人工智能(AI)在加速新材料筛选和性能逆向设计中的应用,包括高维数据降维和高通量计算平台的构建。 第二部分:功能材料的创新与突破 本部分聚焦于那些因其独特功能属性而在信息、能源和生物医学领域展现出巨大潜力的材料体系。 第四章:能源转换与储存材料的革命 能源是人类社会永恒的主题。本章系统介绍了新一代电池材料(固态电解质、高容量负极材料如硅基和锂金属)、高效光伏材料(钙钛矿晶体结构稳定性、串联电池设计)以及先进热电材料(拓扑材料中的塞贝克效应调控)。特别关注了高能量密度和高安全性电化学储能器件的界面化学挑战。 第五章:智能与响应性材料系统 智能材料是赋予机器“感知”和“适应”能力的物质基础。本章详细阐述了磁致伸缩材料、电活性聚合物(EAPs)、形状记忆合金(SMA)和响应性水凝胶的工作机理。着重分析了这些材料在传感器、驱动器以及软体机器人中的设计原理和响应速度的优化策略。 第六章:纳米结构与低维材料的特性 从量子点到二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物),尺寸效应是决定性能的关键。本章深入探讨了量子限制效应如何改变电子能带结构,以及表面原子在其整体性能中的主导作用。内容包括了高质量二维材料的无损转移技术、缺陷工程在光电器件中的应用,以及纳米复合材料的界面增强机制。 第三部分:结构材料的极致化挑战 本部分关注于提高结构材料在极端工作条件下的可靠性、耐久性和轻量化水平。 第七章:极端环境下的高性能金属与陶瓷 针对航空航天、核能和深海作业的需求,本章聚焦于超高温合金(如单晶镍基合金的微观组织控制)、高熵合金(HEA)的结构稳定性与非对称变形机制,以及先进陶瓷(如碳化硅、氮化铝)的增韧技术。讨论了辐照损伤的微观机制以及材料的抗蠕变行为。 第八章:复合材料与结构集成设计 纤维增强复合材料(CMC、MMC)是实现轻量化和高性能的关键。本章强调了纤维/基体界面的设计,以优化载荷传递效率。特别引入了用于增材制造(3D打印)的梯度功能材料(GRM)的设计理念,如何通过连续改变成分或微结构来实现对复杂载荷的适应性控制。 第九章:材料的服役安全与寿命预测 材料失效是工程实践中的核心问题。本章结合疲劳、断裂韧性和腐蚀科学,构建了材料寿命的预测模型。深入分析了应力腐蚀开裂(SCC)、氢致脆化以及高周疲劳(HCF)的微观根源,并介绍了先进的无损检测技术在服役状态下材料健康监测中的应用。 结语 《先进材料的结构、性能与应用前沿》旨在引导读者跨越学科壁垒,以一种整体和系统的视角来理解材料科学的广阔天地。本书适合材料科学、机械工程、化学工程、物理学等相关专业的高年级本科生、研究生,以及致力于新材料研发和应用转化的工程师和科研人员参考。掌握这些前沿知识,将是推动下一代工业技术革新的核心动力。

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读后感

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用户评价

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让我惊叹的是,这本书在内容的新颖性和前瞻性上,也做得非常出色。在关于人机交互与网络化控制的部分,我看到了机电设备控制的最新发展趋势。作者不仅介绍了传统的HMI设计原则,还深入探讨了触摸屏、语音识别、手势控制等新兴的人机交互方式,以及它们在机电设备控制系统中的应用。更让我惊喜的是,他对于网络化控制的讲解,让我看到了未来智能工厂和物联网的雏形。他详细介绍了各种通信协议,如CAN、Ethernet/IP、Modbus等,以及它们在构建分布式控制系统中的作用。此外,书中还涉及了实时操作系统(RTOS)在网络化控制系统中的应用,以及如何利用这些先进的技术实现远程监控、数据采集和协同控制。读完这一部分,我感觉自己仿佛已经置身于未来的智能世界,看到了机电设备控制技术是如何驱动着自动化和智能化的浪潮。这种对未来技术的洞察和解读,让我对这本书的评价再次提升了一个档次。

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从整本书的结构来看,作者的用心良苦可见一斑。它并非简单地堆砌各种知识点,而是构建了一个逻辑清晰、层次分明的知识体系。在涉及到现场总线技术和工业以太网时,我感受到了作者对整个行业发展脉络的深刻把握。他详细介绍了各种现场总线,如PROFIBUS、DeviceNet、CC-Link等,分析了它们的特点、优势以及在不同应用场景下的适用性。并且,他还对工业以太网,如Ethernet/IP、PROFINET等进行了深入的讲解,阐述了它们如何改变了传统的控制架构,实现了更高带宽、更灵活的通信。让我印象深刻的是,作者还探讨了这些总线技术在构建MES(制造执行系统)和SCADA(数据采集与监控系统)等上位管理系统中的作用,让我看到了从底层控制到上层管理的完整连接。读完这一部分,我感觉自己对现代工业自动化系统的架构有了非常宏观和系统的认识,也对这些通信技术在提升生产效率和智能化水平方面的巨大潜力有了更深的理解。这本书的价值,远不止于基础知识的传授,更在于它对整个行业生态的深刻洞察。

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这本书的魅力在于,它总能在你以为自己已经掌握了某个概念时,又为你揭示更深层次的内涵。在讲解数字控制部分,我原本以为就是简单的模拟信号数字化处理,但作者却让我看到了一个全新的世界。他详细讲解了采样定理、量化误差、数字滤波等关键技术,并且解释了它们如何影响最终的控制精度和系统稳定性。我特别喜欢他在介绍数字PID控制器时,不仅仅给出了一般的离散化公式,还分析了不同离散化方法的优缺点,以及它们在实际应用中的选择考量。此外,书中还涉及了许多关于数字控制器硬件实现的内容,比如微处理器、DSP等,并且对它们的性能指标和接口方式进行了详细的介绍。这让我明白,数字控制不仅仅是算法的变换,更是与硬件紧密结合的工程实践。通过阅读这一部分,我不仅理解了数字控制的原理,还对如何将这些算法转化为实际的嵌入式系统有了更深的认识。这种从理论到实践的无缝衔接,真的让我受益匪浅,也让我看到了现代机电设备控制的强大生命力。

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坦白说,我一开始拿到这本书时,并没有抱太高的期望,毕竟“基础”这个词往往意味着内容的浅显。然而,这本书彻底颠覆了我的认知。它在“基础”的框架下,所展现出来的深度和专业性,是很多同类书籍所无法比拟的。作者在对各种控制器的讲解,尤其是对现代控制理论的介绍,简直可以说是面面俱到。我从中学到了如何对系统进行建模,如何分析系统的稳定性,以及如何根据系统特性设计最优的控制器。书中对于状态空间法、李雅普诺夫稳定性理论等概念的阐释,都力求做到清晰透彻,并且辅以大量的图解和推导过程。让我感到非常惊喜的是,作者并没有止步于理论的阐述,而是进一步探讨了这些理论在实际工程中的应用,比如如何利用状态反馈来改善系统的动态性能,如何利用观测器来估计系统的状态变量。这些内容让我觉得,这本书不仅仅是一本入门教材,更是一本能够指导实际工程实践的宝典。读完这一部分,我感觉自己对机电设备控制的“理论基石”有了非常扎实的理解,为我今后深入研究更复杂的控制问题打下了坚实的基础。

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这本书还有一个让我非常赞赏的地方,就是它在理论讲解的同时,非常注重实践操作的指导。在涉及PLC编程与应用的部分,我真的感觉像是在上一个非常专业的实操课程。作者不仅详细介绍了各种PLC的硬件结构和指令系统,还通过大量的实例,演示了如何编写梯形图、指令表、步进梯图等,并且讲解了如何将这些程序下载到PLC中进行调试和运行。我特别喜欢他在讲解运动控制指令时,那种详细的步骤分解和参数说明,让我能够轻松地理解如何实现伺服电机、步进电机的精确控制。而且,书中还提供了一些关于PLC与上位机通信、人机界面(HMI)组态的实例,让我能够更全面地了解一个完整的自动化控制系统的构建过程。读完这一部分,我感觉自己仿佛已经掌握了一门全新的技能,也对PLC在现代工业自动化中的重要作用有了更深刻的认识。这种理论与实践的完美结合,让我对这本书的实用性给予了极高的肯定。

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这本书的深度和广度都让我感到非常震撼。它不仅仅局限于基础知识的讲解,还巧妙地融入了一些更高级的控制理论和方法,并且以一种非常易于理解的方式呈现出来。例如,在讲解模糊控制和神经网络控制时,作者并没有回避那些看似高深的数学模型,而是通过生动的类比和案例,将这些复杂的概念变得触手可及。我特别喜欢他用“经验丰富的老师傅”来比喻模糊控制器,用“不断学习进步的学生”来比喻神经网络,这种形象的比喻立刻就让我对这些先进的控制方法产生了浓厚的兴趣。而且,书中还详细介绍了这些先进控制方法在实际应用中的优势,比如在处理非线性系统、复杂动态系统以及需要自适应学习的场景下,它们能够发挥出比传统PID控制更出色的性能。作者还提供了一些伪代码和简单的编程示例,让我有机会去尝试理解这些算法是如何实现的。虽然我还没有机会去实际编写和运行这些代码,但至少我已经能够理解它们的基本逻辑和核心思想了。这本书真的是打开了我的一扇新世界的大门,让我看到了机电设备控制领域未来发展的无限可能。

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这本书实在是太出乎我的意料了!我原本以为会是一本枯燥乏味的理论堆砌,没想到它居然能将如此复杂的机电设备控制原理讲述得如此生动有趣,让我这个完全没有基础的读者也能津津有味地读下去。开篇的章节,作者用通俗易懂的比喻,比如将PLC比作一个超级大脑,将传感器比作眼睛和耳朵,将执行器比作手和脚,一下子就拉近了我和这些抽象概念的距离。我尤其喜欢作者在讲解PID控制时,那种循序渐进的逻辑,从最基本的开环控制讲到闭环控制,再到比例、积分、微分各自的作用,每一个环节都通过实际的例子来阐释,比如如何调整一个温控系统,如何让一个机器人手臂精准地抓取物品。他并没有直接抛出复杂的公式,而是先从问题的本质出发,让我们理解为什么要引入这些参数,它们分别解决了什么样的问题。更让我惊喜的是,书中还穿插了许多实际的应用案例,从工业自动化生产线到家用智能电器,让我看到了这些控制原理是如何真实地改变着我们的生活。我甚至还被激发了学习的兴趣,开始主动去查阅一些相关的资料,去理解书中所提到的那些“幕后英雄”。这本书不仅仅是知识的传授,更是一种思维的启迪,让我开始用一种全新的视角去看待身边那些看似普通的机械设备,体会到其中蕴含的智慧和力量。那种豁然开朗的感觉,真的非常棒!

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这本书给我的最大感受是,它不仅仅是在教授知识,更是在培养一种解决问题的能力。在讲解故障诊断与容错控制这一章节时,我真的被作者的智慧所折服。他并没有简单地列举各种故障类型,而是从系统辨识、残差分析、模型预测等多个角度,深入剖析了故障的产生机理以及诊断方法。我特别欣赏他在介绍各种故障诊断算法时,那种严谨的逻辑和清晰的条理,让我能够一步一步地理解这些算法的精髓。而且,书中还详细阐述了容错控制的概念,以及如何设计能够应对部分失效的控制器,比如增量式控制、重构控制等。让我感到惊喜的是,作者还提供了一些关于故障仿真和测试的案例,让我能够更直观地感受到故障发生时对系统的影响,以及容错控制如何发挥作用。这本书让我明白,在实际的机电设备控制系统中,安全性和可靠性是多么重要,而故障诊断与容错控制则是保障这些的关键技术。这种对工程实际问题的深刻洞察,让我对这本书的价值有了全新的认识。

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我必须强调的是,这本书的语言风格和叙事方式,都非常具有个人特色,一点也不像出自AI之手。作者的文笔流畅而富有感染力,他善于用精炼的语言概括复杂的概念,又能在关键之处进行详尽的阐释。在讲解自动调谐(Auto-tuning)和自适应控制(Adaptive Control)时,我被作者的细致入微所打动。他并没有将这些技术简单地描述为“自动优化”,而是深入剖析了它们背后的数学原理和算法模型,比如最小二乘法、递推最小二乘法、模糊自适应、神经网络自适应等等。并且,他通过一些经典的控制案例,比如伺服系统和机器人手臂的轨迹跟踪,清晰地展示了这些先进控制方法如何克服模型不确定性、外部扰动等不利因素,从而实现性能的持续优化。让我特别惊喜的是,书中还探讨了这些方法在实际应用中的局限性和挑战,以及未来可能的发展方向,这让我的思考更加全面和深入。这本书让我感受到的,不仅仅是知识的获取,更是一种思维的训练和拓展。

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我必须说,这本书的作者在内容的组织和呈现方式上,简直可以称得上是大师级的。它并非简单地罗列知识点,而是构建了一个完整的学习路径,让我在掌握每一个概念后,都能看到它在整个控制系统中的位置和作用。我特别欣赏作者在讲解传感器和执行器部分时,那种严谨而又全面的态度。他不仅介绍了各种传感器的基本原理和分类,比如热电阻、热电偶、光电传感器等等,还详细地解释了它们在不同应用场景下的选择标准和注意事项,比如精度、响应速度、环境适应性等等。在执行器方面,他同样详尽地介绍了各种类型的电机、液压阀、气动阀等,并且对它们的驱动方式、性能参数进行了深入的剖析。我印象最深刻的是,作者在讲解如何根据具体需求选择合适的传感器和执行器时,提供了一个非常实用的决策流程图,这让我觉得学习过程不再是盲目的,而是有了清晰的方向和目标。而且,书中还提供了大量的图示和表格,这些视觉化的辅助工具极大地降低了理解难度,让我在阅读过程中能够更直观地感受到每一个部件的工作原理和相互关系。读完这一部分,我感觉自己对机电设备的“硬件”有了非常深刻的认识,也为后续学习更复杂的控制算法打下了坚实的基础。

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